可编程逻辑控制器简介

1、第1章 可编程逻辑控制器简介1.1 目的及目标1.2 当今的PLC行业1.3 继电器梯形图1.4 系统和组件1.5 PLC类型1.6 PLC梯形逻辑图编程1.7 电气和PLC安全性1.8 PLC制造商的网站1.1 目的及目标目的介绍PLC技术及用在自动化中的工控设备阐述在自动化中PLC如何适应一般控制需求目标写出PLC定义PLC梯形逻辑与继电器梯形图的异同PLC系统组成与功能PLC与个人计算机的区别定义现有PLC三种类型画出PLC典型应用的硬件接线图创建一个简单的梯形逻辑程序PLC系统工作时的电气安全问题1.2 当今的PLC行业1969年，美国研制出世界第一台PDP-14 20世纪70年代中末

2、期，可编程控制器进入实用化发展阶段 20世纪80年代初，可编程控制器已步入成熟阶段20世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期 随着计算机网络的发展，PLC作为自动化控制网络的重要组成部分，作用在工业及工业以外的领域1.2.1 PLC定义PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。(IEC定义) Allen

3、-Bradley Logix系统系统PLC的编程语言IEC 61131-3定义的5种标准语言梯形图（LD）功能块图（FBD）结构化文本（ST）指令表（IL）顺序功能图（SFC）不同国家偏好的PLC语言不同1.2.2 PC与PLCPC 指个人计算机 PLC是可编程逻辑控制器PC与PLC具有相似的系统结构PC具有较多的应用领域PLC只用于自动控制1.3 继电器梯形图1.3.1 电磁继电器电磁继电器 继电器结构图继电器结构图常用低压开关常用低压开关1.1. 闸刀开关闸刀开关 闸刀开关一般不宜在负载下切断电源，常用作电闸刀开关一般不宜在负载下切断电源，常用作电源的隔离开关，以便对负载端的设备进行检修。

4、源的隔离开关，以便对负载端的设备进行检修。螺旋式螺旋式管式管式符号符号2. 2. 熔断器熔断器 一种短路保护电器，串接在被保护的电路中。一种短路保护电器，串接在被保护的电路中。低压断路器由操作机构、触点、保护装置、灭弧系低压断路器由操作机构、触点、保护装置、灭弧系统等组成。下图是其原理示意图及图形符号统等组成。下图是其原理示意图及图形符号 。 3. 3. 低压断路器低压断路器有关继电器电路符号说明教材电气符号教材电气符号 控制符号控制符号 国标电气符号国标电气符号 C线圈线圈常开触头常开触头动合触头动合触头常闭触头常闭触头动断触头动断触头1.3.2 继电器控制系统控制条件控制条件当阀门打开时，

5、允许水泵运行当阀门打开时，允许水泵运行无论水泵运行与否，阀门均可打开无论水泵运行与否，阀门均可打开蓄水罐阀门水泵阀门线圈阀门线圈水泵电机水泵电机继电器继电器AA2A1S2S1VM+V阀门控制开关阀门控制开关水泵电机水泵电机控制开关控制开关电气原理图电气原理图控制图控制图水泵电机水泵电机M1M2L1L2主电路主电路CMS1S2A1阀门线圈阀门线圈控制继电器控制继电器电机接触器电机接触器L1L2A21.4 PLC系统和组件分布式分布式FlexLogix DriveLogix内置内置模块化模块化CompactLogixControlLogixSoftLogixNetLinx 通讯架构通讯架构View

6、AnyWareHMI 设备设备RSLogix 5000通信接口中 央 处 理 器微 处 理 器电 源输入电路输出电路系统程序存储器用户程序存储器输入接点 输出接点 COM + - 按钮 触点 行程开关 M+ -继电器线圈指示灯执行电机外部电源KM 整体式PLC组成框图编程编程/通信设备通信设备外部外部设备设备I/O模块模块CPU模块模块微处理器微处理器存贮器存贮器通信通信模块模块电电 源源 模模 块块远程远程机架机架本地机架本地机架处理器通信模块电源模块I/O模块I/O模块 模块式PLC组成框图1.4.1 背板1.4.2 处理器和电源机架中的背板为插在其机架中的背板为插在其(槽槽)上的各模块提

7、供电源和上的各模块提供电源和数据接口。数据接口。SLC500系列系列PLC机架有机架有4、7、10、13槽槽模型，模型，ControlLogix机架有机架有4、7、10、13、17槽槽PLC的处理器是中央处理单元（的处理器是中央处理单元（CPU），用于处理），用于处理所有的逻辑运算并执行所有的数学运算。所有的逻辑运算并执行所有的数学运算。ControlLogix处理器可以再机架中任意槽位，一个处理器可以再机架中任意槽位，一个机架可以放置多个处理器；机架可以放置多个处理器；其他其他PLC处理器（如处理器（如SLC500）一般只能放在第）一般只能放在第0个个槽位槽位1.4.3 编程设备专用的编程器

8、如手持式编程终端（Hand-held Terminal， HHT）HHT由于体积小、重量轻、携带方便，易于在现场对PLC进行编程与调试，故在早期用得较多通用的计算机进行编程随着笔记本电脑的普及，HHT的优势不复存在，因此计算机编程成为主流1.4.4 输入及输出接口输入电路的作用就是把外部开关的闭合或断开转换成微处理器能够接收的逻辑信号1或0；输出电路的作用就是把微处理器发出的逻辑指令1或0转换成开关的闭合或断开在一些直流在一些直流I/O模块中，对外接设备的电流模块中，对外接设备的电流方向有要求，即有灌电流方向有要求，即有灌电流(SINKING)与拉电与拉电流流(SOURCING)之分。之分。

9、灌电流(SINKING)输入拉电流(SOURCING)输入拉电流(SOURCING)输出灌电流(SINKING)输出1.4.5 特殊通讯模块及网络连接PLCPLC控制系统的通信网络控制系统的通信网络Ethernet/IPDeviceNetStation MMI24vdc509 -BODModular I/OBlock I/OMicro DriveControlNet Gateway or Linking DeviceProgrammable Device Support PCMotor StarterMicro PLCOperator InterfaceDriveServoGateway or

10、 Linking DeviceMaintenance PCDesktop PCDeviceNet 一种连接智能一种连接智能I/OI/O现场设备的低现场设备的低成本通信网络。它可以大幅减少接线。成本通信网络。它可以大幅减少接线。ControlNet 比比DeviceNetDeviceNet高一级的另一种公高一级的另一种公开的网络标准。采用生产者开的网络标准。采用生产者/ /用户网络模型用户网络模型实现数据通信的确定性与可重复性。还可实现数据通信的确定性与可重复性。还可以采用网络介质冗余。以采用网络介质冗余。Ethernet/IP 一种利用现有商用以太网设备一种利用现有商用以太网设备及介质的开放的

11、工业网络标准。及介质的开放的工业网络标准。上述三种网络已归入上述三种网络已归入IEC 61158IEC 61158现场总线标现场总线标准类型准类型2 2，称为，称为CIPCIP网络。网络。电源电源处理器1.5 PLC类型1.5.1 基于机架基于机架/ /槽位编址槽位编址数据背板I/O模块I/OI/O模块的功能：模块的功能：1.1.为所连接的现场设备提供接口为所连接的现场设备提供接口2.2.提供与提供与CPUCPU信号接口的电路信号接口的电路使用机架中的使用机架中的I/OI/O模块的槽位来建立模块的槽位来建立模块附属的模块附属的I/OI/O信号的信号的PLCPLC编址系统编址系统SLC500SL

12、C500系统开关量系统开关量I/OI/O地址构建地址构建输入输入 I:(机架机架/槽编号槽编号)/(终端号终端号)输出输出 O:(机架机架/槽编号槽编号)/(终端号终端号)如如 I:2/5I:2/5如如 O:5/12O:5/12第12位第5槽1.5.2 基于标签的基于标签的PLC 所有新式的所有新式的PLC均为基于标签的均为基于标签的PLC，如，如A-B的的Logix系统。系统。PLC中的标签，等同于计算机高级中的标签，等同于计算机高级语言中的变量。语言中的变量。 基于标签的基于标签的PLC可以使软件编程与硬件设计可以使软件编程与硬件设计同步进行，缩短项目开发周期。同步进行，缩短项目开发周期。

13、1.5.3 软软PLC 软软PLC可以是在一台可以是在一台PC中使用软件的中使用软件的PLC仿仿真，或是在真，或是在PLC机架某槽位中带有工业机架某槽位中带有工业PC模块。模块。 软软PLC适合于大量数据存储以及数学运算的适合于大量数据存储以及数学运算的控制场合。控制场合。1.6 PLC梯形逻辑图编程1.6.1 PLC解决方案解决方案蓄水罐阀门水泵过程蓄水池控制系统过程蓄水池控制系统CS1S2A1阀门线圈阀门线圈控制继电器控制继电器电机接触器电机接触器L1L2A2过程蓄水池控制系统的过程蓄水池控制系统的PLC解决方案解决方案阀门线圈阀门线圈电机接触器电机接触器S1阀门控制开关阀门控制开关S2水

14、泵控制开关水泵控制开关DC电源电源现场设备电源现场设备电源共用线路共用线路现场设备电源现场设备电源PLC及及I/OI1I2O1O2PLC系统系统输入现场设备输入现场设备输出现场设备输出现场设备硬件硬件I1O2CR1阀门线圈阀门线圈虚拟虚拟继电器继电器电机接触器电机接触器CR1CR1（ ）（ ）（ ）O1水泵电机水泵电机控制开关控制开关I2阀门控制开关阀门控制开关00 01 02 PLC梯形逻辑图梯形逻辑图梯形图梯梯形图梯级编号级编号输入地址输入地址一种一种PLC编程语言编程语言输出地址输出地址PLC内存内存中的一位中的一位梯级左边为输入指令梯级左边为输入指令 执行结果有真执行结果有真/假两种假

15、两种梯级右边为输出指令梯级右边为输出指令 当梯级为真，输出激活当梯级为真，输出激活1.6.2 梯形逻辑图操作梯形逻辑图操作I1O2CR1阀门线圈阀门线圈虚拟虚拟继电器继电器电机接触器电机接触器CR1CR1（ ）（ ）（ ）O1水泵电机水泵电机控制开关控制开关I2阀门控制开关阀门控制开关00 01 02 梯级梯级00：当：当I1为真，输出为真，输出 CR1激活，即激活，即CR1=1梯级梯级01：当：当CR1=1 ，输出，输出 O1激活，阀门开启激活，阀门开启梯级梯级02：当：当CR1=1且且 I2为为 真，输出真，输出O2激活，水泵激活，水泵 运行运行若断开若断开I1所接开关，则阀门关闭，水泵停

16、转；所接开关，则阀门关闭，水泵停转；若仅仅断开若仅仅断开I2所连开关，仅水泵停止工作。所连开关，仅水泵停止工作。1.6.3 备选解决方案备选解决方案O2I1阀门线圈阀门线圈水泵电机水泵电机接触器接触器I1（ ）（ ）O1水泵电机水泵电机控制开关控制开关I2阀门控制开关阀门控制开关00 01 阀阀门门控控制制开开关关I1O2CR1阀门线圈阀门线圈虚拟虚拟继电器继电器电机接触器电机接触器CR1CR1（ ）（ ）（ ）O1水泵电机水泵电机控制开关控制开关I2阀门控制开关阀门控制开关00 01 02 原方案原方案备选方案备选方案备选方案中去掉了虚拟继电器备选方案中去掉了虚拟继电器CR1一个控制问题存在

17、多种解决方案一个控制问题存在多种解决方案1.6.4 PLC的优势的优势 可靠性高，灵活性好。可靠性高，灵活性好。 编程容易，使用方便。编程容易，使用方便。 接线简单，通用性好。接线简单，通用性好。 易于安装，便于维护。易于安装，便于维护。 便于组成控制网络系统。便于组成控制网络系统。 例题例题1.5 在蓄水池控制系统中增加一个排水泵，该在蓄水池控制系统中增加一个排水泵，该水泵的运行条件是：水泵的运行条件是： 进水阀打开；进水阀打开； 水泵水泵1运运行；行； 水泵水泵2选择开关闭合选择开关闭合阀门线圈阀门线圈水泵水泵1接触器接触器继电器继电器AA1A2S2S1VM1电源电源A3S2M2S3水泵水

18、泵2接触器接触器水泵水泵1控制控制开关开关水泵水泵2控制控制开关开关两个水泵的继电器梯形图两个水泵的继电器梯形图阀门控制开阀门控制开关关两个水泵的两个水泵的PLC和现场设备的接口和现场设备的接口阀门线圈阀门线圈水泵水泵1接触器接触器S1阀门控制开关阀门控制开关S2水泵水泵1控制开关控制开关现场设备电源现场设备电源共用线路共用线路现场设备电源现场设备电源PLC及及I/OI1I2O1O2S3水泵水泵2控制开关控制开关水泵水泵2接触器接触器I3O3两个水泵的两个水泵的PLC梯形图逻辑梯形图逻辑I1CR1阀门线圈阀门线圈虚拟虚拟继电器继电器CR1（ ）（ ）O1阀门控制开关阀门控制开关00 01 O2电机电机1接触器接触器CR1（ ）水泵水泵1电机电机控制开关控制开关I202 O2电机电机2接触器接触器CR1（ ）水泵水泵1电机电机控制开关控制开关I203 I3水泵水泵2电机电机控制开关控制开关I1阀门线圈阀门线圈（ ）O1阀门控制开关阀门控制开关00 01 O2电机